Воздействие антропогенных стрессоров на динамику и характер распространения популяций позвоночных животных

Популяции могут быть использованы как биоиндикаторы, если они непосредственно взаимосвязаны с определенными факторами внешней среды, реагируют на них, а значит, указывают на присутствие и интенсивность того или иного нарушения.

Трудности связаны с тем, что в природных условиях на популяции воздействует целый комплекс антропогенных и природных факторов. Поэтому изменения популяций или их признаков нужно рассматривать как ответ на комплексное воздействие. При этом учитывается, что каждый вид предъявляет определенные требования к среде обитания, тем самым являясь индикатором специфической комбинации факторов, которая означает определенное для него качество среды. Сокращение обилия или исчезновение вида говорит об изменении этого качества.

Например, водоплавающих птиц используют для биоиндикации трофического, токсического и структурного состояния вод. Для этого необходима связь между величиной популяции и параметрами, отражающими состояние водоема. Такая форма биоиндикации приблизительна, поэтому применяется редко.

Это же относится и к биоиндикации по видовому дефициту, т к трудно дать четкое определение орнитоценозов, соответствующих «нормальной ситуации».

Еще одна из форм биоиндикации – это биоиндикация по числу видов и частоте их встречаемости. Резкое возрастание или сокращение популяции всегда говорит о воздействии нарушающих факторов. Так, увеличение численности озерных чаек в Средней Европе обусловлено эвтрофизацией (повышение биологической продуктивности в результате обогащения их питательными веществами, поступающими в результате человеческой деятельности) культурного ландшафта.

Все названные формы биоиндикации носят качественный характер. Во многих случаях этого достаточно.

Количественная биоиндикация воздействия антропогенных стрессоров на популяции или их элементы предполагает измерения и точное определение индикаторного фактора. При этом возникают такие же трудности, что и при качественном подходе, связанные с сочетанием различных стрессоров (биоцидов, загрязнения воздуха, беспокойства), действующих одновременно.

Конечно, вряд ли существует идеальная индикаторная популяция. Поэтому в качестве биоиндикаторов можно использовать выборочные виды из групп, занимающих различное место в пищевых цепях разных экосистем. При этом для неспецифической оценки стрессора часто больше подходят убиквисты А специализированные организмы годятся для индикации специфических стрессоров.

Для раннего распознавания популяционных нарушений вместе с физическими и химическими методами используются и физиологические параметры. При этом особую роль играет оценка состояния кровяной плазмы и клеток крови. Но такие тесты не позволяют однозначно оценить влияние отдельных стрессоров. То же самое относится и к большинству поведенческих тестов.

Биоциды как стрессоры

Вещества с биоцидным действием относятся к самым различным химическим классам и попадают в окружающую среду в виде средств защиты растений, гигиены человека и животных, пищевых запасов, а также в ходе промышленного загрязнения. Биоциды – вещества, способные уничтожить все живое.

Воздействие этих химикатов на популяции животных неоднородно. Некоторые из них летальны в очень малой дозе, другие косвенно влияют на местообитания и пищевые ресурсы, третьи вызывают сублетальные последствия различного типа; имеются и такие, что не оказывают никакого воздействия. Содержание остатков биоцидов в популяциях диких животных говорит о локальном, региональном и глобальном уровне загрязнения соответствующих экосистем.

Стойкие биоциды присутствуют во всех областях биосферы и, проходя через пищевые цепи, накапливаются в биомассе. Поэтому загрязнение этими веществами необходимо учитывать при анализе популяций любых животных. Наличие в организме птиц хлорорганических соединений в Антарктиде, т. е. вдалеке от мест, где произошло загрязнение, впервые было продемонстрировано на пингвинах. В арктических морских птицах обнаружены ДДТ.

Учитывая то, что в окружающей среде существует огромное количество токсичных химикатов, являющихся потенциальными стрессорами, и многообразие существующих видов животных, необходимо ограничивать сравнительную биоиндикацию немногими стрессорами и индикаторными популяциями. Этим путем пошли в США, выбрав в качестве индикаторов скворцов и крякв. При этом учитывались частота и область встречаемости вида, быстрота размножения и относительная легкость отлова.

При выборе стрессора важную роль играют его распространение и легкость обнаружения. На протяжении десятилетий, первое место среди пестицидов занимали ДДТ и соединения ртути, поэтому загрязнение популяций этими веществами хорошо известно.

До сих пор недостаточно учитываемой проблемой является одновременное воздействии нескольких стрессоров. Лабораторные эксперименты показали, что смеси двух веществ могут быть более токсичными, чем каждое из них в отдельности. При определенных комбинациях действующих веществ в популяциях птиц может происходить почти трехкратное усиление действия.

При оценке воздействия биоцидных стрессоров необходимо учитывать разницу в чувствительности различных возрастных групп. Например, при исследовании содержания ДДТ у крякв обнаружено, что наиболее чувствительны 5-дневные утята, а наименее - 30-дневные. После более длительного применения хлорорганических соединений происходит очень медленное снижение загрязнения индикаторных популяций. Так, в популяции большой синицы даже спустя семь лет после последней обработки плодовых культур хлорорганическими инсектицидами уровень их практически не изменился. Правда, уже не выявлялись нарушения плодовитости, но жизнеспособность птиц была понижена.

Некоторые виды животных довольно устойчивы, например впервые устойчивость к ДДТ была обнаружена у гамбузии и скворцов. А в популяциях насекомых-вредителей устойчивость к инсектицидам играет отрицательную роль при применении средств защиты растений

Сейчас уже известны случаи массового отравления, сопровождающиеся сокращением популяций, в результате действия биоцидов, особенно на начальных этапах их применения. Так, сообщалось о массовой гибели пестроносой крачки и более чем 27 000 птиц разных видов, вызванной употреблением зеленого горошка, зерна и семян, которые с целью защиты от птиц были пропитаны высококонцентрированным раствором паратиона.

Соединения тяжелых металлов как стрессоры.

Для соединений тяжелых металлов, таких как ртуть, свинец и кадмий, общим является то, что во всех промышленно развитых странах они попадают в экосистемы и довольно значительно влияют на популяции.

Ртуть, различными путями попав в экосистемы, нарушает развитие популяций животных. Соединения ртути опасны для популяций позвоночных, так как, проходя через пищевые цепи, способны повышать свою концентрацию в десятки раз, а вследствие длительного биологического периода полураспада медленно выводятся из организма. Они могут непосредственно снижать численность популяций, так как даже в малых концентрациях вызывают острые отравления. Такие случаи были зарегистрированы уже в начале 50-х годов, когда в результате применения соединений ртути для протравливания посевного материала в Швеции произошла массовая гибель зерноядных птиц: серой куропатки, фазана, вяхиря, обыкновенной овсянки, садовой овсянки, что привело к значительному сокращению численности их популяций. Пострадали и хищники, питающиеся этими видами.

Эти факты стимулировали исследования, которые позволили разработать чувствительные методы определения концентрации ртути в популяциях животных. Особое значение приобрел тест на присутствие ртути в птичьих перьях, позволяющий проследить динамику ртутного загрязнения с использованием чучел. Удалось доказать, что начиная с 40-х годов содержание ртути в перьях фазана, куропатки, сокола-сапсана и др. видов возросло в 10—20 раз по сравнению с периодом 1840—1940 гг.

Установлено, что у грача существует зависимость между загрязнением ртутью и развитием популяции. Аналогичный результат был получен при сравнительных исследованиях других видов. Для дневных хищных птиц и сов полученные данные не такие явные, т.к. проявляется воздействие других химикатов и условий среды; тем не менее первостепенное значение воздействия ртути сомнений не вызывает.

Кроме прямого влияния на численность популяций доказано и отрицательное воздействие ртути на рождаемость у птиц. У перелетных птиц можно установить время и место загрязнения по содержанию ртути в перьях. Разработан метод, позволяющий использовать концентрацию ртути в утиных крыльях, собранных охотниками для оценки общего загрязнения. У крякв экспериментально была установлена доза ртути, выше которой загрязнение яиц приводит к снижению воспроизводства и нарушениям поведения у утят.

При исследовании яиц в колониях нескольких видов морских птиц у побережья Норвегии обнаружено возрастание ртутного загрязнения в направлении с юга на север. Различия в загрязнении ртутью между норвежскими и шведскими популяциями птиц значительны и объясняются разницей в масштабах применения протравителей для семян. Имеются данные о сезонных колебаниях ртутного загрязнения.

У водоплавающих птиц была также доказана зависимость между способом питания и интенсивностью загрязнения. У рыбоядных видов десятикратно превышает загрязнение, чем у видов, захватывающих пищу с поверхности воды.

КАДМИЙ И СВИНЕЦ

Кадмий, способный очень долго сохраняться в организме (в связи с чем у долгоживущих видов его концентрация может возрасти в 30 000 раз), является одним из самых ядовитых тяжелых металлов. Т.к. содержание кадмия во внешней среде всех промышленно развитых стран повышено, следует учитывать его токсичное воздействие на популяции. Накопление кадмия в пищевых цепях было установлено в основном у рыб и у птиц.

Содержание в экосистемах соединений свинца наглядно показано при интоксикации некоторых водоплавающих птиц, которые в районах интенсивной охоты заглатывают дробь со дна водоемов. Наиболее сильное загрязнение по сравнению с популяциями других диких животных было обнаружено у крякв; иногда концентрация свинца в них превышает пределы, установленные ВОЗ для продуктов питания человека.

Исследования по содержанию свинца в скворцах, проведенные на территории США, показали заметные различия: в промышленных регионах содержание было значительно выше, чем в сельских.